Файл: Electron_SE.pdf

351

11. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ²ÍÂÅÐÒÎÐÈ, ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ×ÀÑÒÎÒÈ

11.1.5. Âèïðÿìëÿ÷³ ç áàãàòîêðàòíèì ïåðåòâîðåííÿì

Äëÿ æèâëåííÿ ñó÷àñíèõ åëåêòðîííèõ ïðèñòðî¿â øèðîêî çàñòîñîâóþòü

òàê çâàí³ áåçòðàíñôîðìàòîðí³ âèïðÿìëÿ÷³ àáî âèïðÿìëÿ÷³ ç áàãàòî-

êðàòíèì ïåðåòâîðåííÿì. Óçàãàëüíåíà ñòðóêòóðíà ñõåìà òàêîãî âè-

ïðÿìëÿ÷à íàâåäåíà íà ðèñ. 11.9 (äëÿ ïîð³âíÿííÿ äèâ. ñõåìó íà ðèñ. 9.1):

ÂÑ1

ÇÔ1

ÑÍ

(

ÐÍ)

Í

TV

Äî ìåðåæ³

íàïðóãè

çì³ííîãî

ñòðóìó

²Í

ÂÑ2

ÇÔ2

Ðèñ. 11.9 – Ñòðóêòóðíà ñõåìà âèïðÿìëÿ÷à ç áàãàòîêðàòíèì ïåðåòâîðåííÿì:

ÂÑ1 – ïåðøà âåíòèëüíà ñõåìà;
ÇÔ1 – ïåðøèé çãëàäæóþ÷èé ô³ëüòð;
²Í – ³íâåðòîð íàïðóãè;
TV – òðàíñôîðìàòîð íàïðóãè;
ÂÑ2 – äðóãà âåíòèëüíà ñõåìà;
ÇÔ2 – äðóãèé çãëàäæóþ÷èé ô³ëüòð;
ÑÍ(ÐÍ) – ñòàá³ë³çàòîð íàïðóãè (ðåãóëÿòîð íàïðóãè);
Í – íàâàíòàæåííÿ

Íàïðóãà ìåðåæ³ âèïðÿìëÿºòüñÿ âåíòèëüíîþ ñõåìîþ ÂÑ1 ³ çãëàäæó-

ºòüñÿ ô³ëüòðîì ÇÔ1. Ïîò³ì ³íâåðòîð ²Í ïåðåòâîðþº ïîñò³éíó íàïðóãó â

çì³ííó ïðÿìîêóòíó ç âèñîêîþ ÷àñòîòîþ (äåñÿòêè ê³ëîãåðö). Äàë³ òðàíñ-

ôîðìàòîð TV çàáåçïå÷óº îòðèìàííÿ íåîáõ³äíîãî çíà÷åííÿ íàïðóãè, à

òàêîæ åëåêòðè÷íå ðîçä³ëåííÿ ê³ë (âòîðèííèõ îáìîòîê ó íüîãî ìîæå

áóòè äåê³ëüêà: â³äïîâ³äíî íàñòóïíèõ âóçë³â âèïðÿìëÿ÷à òàêîæ). Â ïîäàëü-

øîìó îòðèìàíà çì³ííà íàïðóãà âèïðÿìëÿºòüñÿ âåíòèëüíîþ ñõåìîþ ÂÑ2

³ çãëàäæóºòüñÿ ô³ëüòðîì ÇÔ2. Îòðèìàíà ïîñò³éíà íàïðóãà ïîäàºòüñÿ

íà ñòàá³ë³çàòîð (ðåãóëÿòîð) ÑÍ(ÐÍ) ³ äàë³ – íà íàâàíòàæåííÿ Í.

Òàêèé âèïðÿìëÿ÷, çâ³ñíî, ìຠíèæ÷èé ê.ê.ä. ³ á³ëüø äîðîãèé. Àëå

ìàñî-ãàáàðèòí³ ïîêàçíèêè òðàíñôîðìàòîðà ³ åëåìåíò³â ô³ëüòðà ÇÔ2

352

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

íåâåëèê³ çà ðàõóíîê ðîáîòè íà ï³äâèùåí³é ÷àñòîò³. ßê³ñòü îòðèìàíî¿

íàïðóãè òàêîæ çíà÷íî âèùà, áî ëåãøå çàáåçïå÷èòè âèñîêèé ñòóï³íü

ô³ëüòðàö³¿ âèïðÿìëåíî¿ ïðÿìîêóòíî¿ íàïðóãè âèñîêî¿ ÷àñòîòè.

Íàçâࠓáåçòðàíñôîðìàòîðíè锠ï³äêðåñëþº â³äñóòí³ñòü ó ñêëàä³ âè-

ïðÿìëÿ÷à ìåðåæíîãî òðàíñôîðìàòîðà, ùî ó çâè÷àéíîìó âèïðÿìëÿ÷³

âèçíà÷ຠìàñî-ãàáàðèòí³ ïîêàçíèêè.

Êð³ì òîãî, ðîáîòà ïîòóæíîãî âèïðÿìëÿ÷à ç áàãàòîêðàòíèì ïåðåòâî-

ðåííÿì íå ñóïðîâîäæóºòüñÿ  õàðàêòåðíèì  øóìîì (â³äñóòíº  ãóä³ííÿ

òðàíñôîðìàòîðà ç ÷àñòîòîþ 50 Ãö, à ÷àñòîòà ³íâåðòîðà çàäàºòüñÿ âè-

ùîþ çà ÷óòíó ëþäèíîþ).

11.2. ²íâåðòîðè, âåäåí³ ìåðåæåþ

²íâåðòîðè,  âåäåí³  ìåðåæåþ – öå ïåðåòâîðþâàëüí³ ïðèñòðî¿, ùî

çàáåçïå÷óþòü ïåðåäà÷ó åíåð㳿 â³ä äæåðåëà íàïðóãè ïîñò³éíîãî ñòðó-

ìó ó ìåðåæó íàïðóãè çì³ííîãî ñòðóìó, çíà÷åííÿ íàïðóãè òà ÷àñòîòà

ÿêî¿ çóìîâëåí³ ñòîðîíí³ì ïîòóæíèì äæåðåëîì.

Ö³ ïðèñòðî¿ âèêîíóþòüñÿ íà îñíîâ³ êåðîâàíèõ âèïðÿìëÿ÷³â (äî ðå÷³,

ÿê âæå çàçíà÷àëîñÿ, îñòàíí³ òàêîæ â³äíîñÿòü äî ïåðåòâîðþâà÷³â, âåäå-

íèõ ìåðåæåþ).

Íà ðèñ. 11.10 íàâåäåíî ñõåìó ³íâåðòîðà, äå, ÿê áà÷èìî, çîáðàæåíî

êåðîâàíèé âèïðÿìëÿ÷, äî âèõ³äíîãî êîëà ÿêîãî ï³ä³ìêíåíî äæåðåëî íà-

ïðóãè U

d

 ³ç âêàçàíîþ ïîëÿðí³ñòþ.

Ïðè öüîìó ïðèñòð³é ìîæå âèêîíóâàòè äâ³ ôóíêö³¿:

1)  êåðîâàíîãî  âèïðÿìëÿ÷à,

ÿêùî êóò êåðóâàííÿ çàäàâàòè ó

ìåæàõ

0< 

a 

<

p

/2;

2) ³íâåðòîðà, âåäåíîãî ìåðå-

æåþ, ÿêùî êóò êåðóâàííÿ çàäà-

âàòè ó ìåæàõ

p

/2< 

a 

<

p

;

Íà ðèñ. 11.11 çîáðàæåí³ çàëåæ-

íîñò³ íàïðóãè U

d

 â³ä êóòà êåðó-

âàííÿ 

a

 òà êóòà âèïåðåäæåííÿ:

b = p 

–

 a.

u

ì

VS1 

VS2

U

d

I

d

↓

+ 

-

TV

L

Ðèñ. 11.10 – Îäíîôàçíèé

âåäåíèé ìåðåæåþ ³íâåðòîð

353

11. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ²ÍÂÅÐÒÎÐÈ, ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ×ÀÑÒÎÒÈ

2

π

2

π

π

Ðåæèì

âèïðÿìëÿ÷à

Ðåæèì

³íâåðòîðà

U

d

α

U

d

β

U

d0

U

d0

cos

β

β

α

Ðèñ. 11.11 – Ðåãóëþâàëüí³ õàðàêòåðèñòèêè ³íâåðòîðà, âåäåíîãî ìåðåæåþ,

äëÿ ðåæèì³â êåðîâàíîãî âèïðÿìëÿ÷à é ³íâåðòîðà

 Õàðàêòåðèñòèêà U

d

b

=f(

b

) ñâ³ä÷èòü, ùî ïðè ð³çíèõ 

b

 íàïðóãà U

d

b

 ïî-

âèííà áóòè ìåíøîþ àáî äîð³âíþâàòè çà âåëè÷èíîþ U

d

0

:

U

d

b

 < U

d

0

.

(11.20)

Âåäåí³ ìåðåæåþ ³íâåðòîðè âèêîðèñòîâóþòü ó òàêèõ âèïàäêàõ:

1) äëÿ ïëàâíîãî ðåãóëþâàííÿ øâèäêîñò³ îáåðòàííÿ äâèãóí³â (ðåæèì

âèïðÿìëÿ÷à);

2) äëÿ ðåãóëüîâàíîãî ãàëüìóâàííÿ äâèãóí³â (ðåæèì ³íâåðòîðà).

Íà ðèñ. 11.12 íàâåäåíî ñõåìó ðåâåðñèâíîãî ïåðåòâîðþâà÷à íàïðóãè,

ïðèçíà÷åíîãî äëÿ ðåãóëþâàííÿ øâèäêîñò³ îáåðòàííÿ ³ ðåâåðñó (çì³íè

íàïðÿìêó îáåðòàííÿ) äâèãóíà ïîñò³éíîãî ñòðóìó.

TV2

TV1

Ñ

Â

À

Ñ

Â

À

Ì

VS1

VS2

VS3

VS4

VS5

VS6

Ðèñ. 11.12 – Ðåâåðñèâíèé ïåðåòâîðþâà÷ íàïðóãè

354

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

² ë³âà ³ ïðàâà ÷àñòèíè ïðèñòðîþ ìîæóòü ïðàöþâàòè, ÿê ó ðåæèì³

êåðîâàíîãî âèïðÿìëÿ÷à, òàê ³ ó ðåæèì³ ³íâåðòîðà, âåäåíîãî ìåðåæåþ.

Ðîçãëÿíåìî îäèí ³ç ìîæëèâèõ àëãîðèòì³â ðîáîòè òàêîãî ïåðåòâîðþ-

âà÷à, ùî íàçèâàºòüñÿ ðåæèìîì ç ðîçä³ëüíèì êåðóâàííÿì.

Ïðè âìèêàíí³ òèðèñòîð³â VS1-VS3 ë³âî¿ ÷àñòèíè ñõåìè ïåðåòâîðþ-

âà÷à ç êóòîì êåðóâàííÿ 

a

<

p

/2 â³í ïðàöþº ÿê êåðîâàíèé âèïðÿìëÿ÷,

çàáåçïå÷óþ÷è êåðóâàííÿ øâèäê³ñòþ îáåðòàííÿ äâèãóíà M ó îäíîìó

íàïðÿìêó. Òèðèñòîðè VS4-VS6 ïðàâî¿ ÷àñòèíè ñõåìè ïðè öüîìó âè-

ìêíåí³.

Äëÿ  çì³íè  íàïðÿìêó  îáåðòàííÿ,  ñïî÷àòêó  ïðèïèíÿþòü  ïîäà÷ó

³ìïóëüñ³â êåðóâàííÿ íà òèðèñòîðè VS1-VS3 ³ î÷³êóþòü çíèæåííÿ äî

íóëÿ ñòðóìó äâèãóíà, ùî âèçíà÷àºòüñÿ ³íäóêòèâí³ñòþ îñòàííüîãî. Öå

ïîâèííî çàáåçïå÷èòè â³äíîâëåííÿ çàï³ðíèõ âëàñòèâîñòåé òèðèñòîð³â

VS1-VS3 ³ òèì ñàìèì âèêëþ÷èòè ìîæëèâ³ñòü âèíèêíåííÿ êîðîòêî-

çàìêíåíîãî êîíòóðó ï³ñëÿ âìèêàííÿ òèðèñòîð³â VS4-VS6 ïðàâî¿ ÷àñ-

òèíè  ïåðåòâîðþâà÷à.  Çíèæåííÿ  ñòðóìó  ô³êñóþòü  àâòîìàòè÷íî  çà

ñèãíàëîì äàò÷èêà âåëè÷èíè ñòðóìó, íàïðèêëàä, øóíòà, óâ³ìêíåíîãî â

êîëî æèâëåííÿ äâèãóíà.

Äàë³ ïîäàþòü ³ìïóëüñè êåðóâàííÿ íà òèðèñòîðè VS4-VS6 ïðàâî¿ ÷à-

ñòèíè ïåðåòâîðþâà÷à ç êóòîì êåðóâàííÿ 

a

>

p

/2.

Îñê³ëüêè ìåõàí³÷íà ñèñòåìà äâèãóí-íàâàíòàæåííÿ äîñèòü ³íåðö³é-

íà, òî çà ÷àñ ïàóçè ó êåðóâàíí³ òèðèñòîðàìè ÷àñòîòà îáåðòàííÿ äâèãó-

íà ³ íàïðóãà íà éîãî ÿêîð³ ³ñòîòíî íå çì³íþþòüñÿ.

Ïðè êóò³ êåðóâàííÿ 

a

<

p

/2 ïðàâà ÷àñòèíà ïåðåòâîðþâà÷à ïðàöþº ÿê

³íâåðòîð, à äâèãóí ïðè öüîìó ä³º ÿê äæåðåëî åíåð㳿 – ïðàöþº ó ãåíåðà-

òîðíîìó ðåæèì³.

 äâèãóí³ âèíèêຠãàëüì³âíèé ìîìåíò, ùî ïðèçâîäèòü äî øâèäêîãî

çíèæåííÿ øâèäêîñò³ éîãî îáåðòàííÿ é å.ä.ñ. ÿêîðÿ.

Ìåõàí³÷íà åíåðã³ÿ, ùî áóëà íàêîïè÷åíà â ìàñèâíèõ ÷àñòèíàõ äâèãó-

íà òà éîãî íàâàíòàæåííÿ (òèõ, ùî îáåðòàþòüñÿ), ïåðåòâîðþºòüñÿ ó

åëåêòðè÷íó ³ ïîâåðòàºòüñÿ äî ìåðåæ³ æèâëåííÿ, à íå ãàñèòüñÿ, ÿê çâè-

÷àéíî, â ñïåö³àëüíèõ ïîòóæíèõ ðåçèñòîðàõ.

Ãàëüìóâàííÿ äâèãóíà ç ïîâåðíåííÿì åíåð㳿 äî ìåðåæ³ íàçèâàþòü

ðåêóïåðóâàííÿì.

Îòæå, ÿêùî ïðèñòð³é ïðàöþº ó ðåæèì³ ³íâåðòîðà, äæåðåëîì åíåð㳿 º

äâèãóí, à ñïîæèâà÷åì (íàâàíòàæåííÿì) – ìåðåæà çì³ííîãî ñòðóìó.

355

11. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ²ÍÂÅÐÒÎÐÈ, ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ×ÀÑÒÎÒÈ

Çà çìåíøåííÿ êóòà êåðóâàííÿ äî çíà÷åííÿ 

a

=

p

/2, äâèãóí çóïèíÿºòü-

ñÿ. Ïîäàëüøå çìåíøåííÿ êóòà ïðèçâîäèòü äî ðîçãîíó äâèãóíà ç îáåð-

òàííÿì ó ïðîòèëåæíîìó íàïðÿìêó. Ïðè 

a

=0 øâèäê³ñòü îáåðòàííÿ äî-

ñÿãຠíîì³íàëüíîãî çíà÷åííÿ. Òåïåð ïðàâà ÷àñòèíà ïåðåòâîðþâà÷à ïðà-

öþº ÿê âèïðÿìëÿ÷, à ë³âà âèìêíåíà.

Çà íåîáõ³äíîñò³ íàñòóïíîãî ðåâåðñó (ãàëüìóâàííÿ äâèãóíà ³ çì³íè

íàïðÿìêó éîãî îáåðòàííÿ), ³ìïóëüñè êåðóâàííÿ çí³ìàþòü ç òèðèñ-

òîð³â VS4-VS6 ïðàâî¿ ÷àñòèíè ïåðåòâîðþâà÷à, î÷³êóþòü çíèæåííÿ

ñòðóìó äâèãóíà äî íóëÿ ³ âìèêàþòü òèðèñòîðè VS1-VS3 ë³âî¿ ÷àñòè-

íè ³ ò.í.

11.3. Ïðèêëàäè çàñòîñóâàííÿ ³íâåðòîð³â

³ç âèêîðèñòàííÿì ì³êðîåëåêòðîííèõ ïðèñòðî¿â

Ïî÷èíàþ÷è ç ê³íöÿ ìèíóëîãî ñòîë³òòÿ ³ ó íàø ÷àñ ïðîâ³äí³ ñâ³òîâ³

ô³ðìè-âèðîáíèêè ñèëîâèõ íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ ïðèëàä³â íå îáìåæóþòü-

ñÿ ðîçðîáêîþ ëèøå øèðîêî¿ íîìåíêëàòóðè âëàñíå íîâ³òí³õ ïðèëàä³â.

Îäíî÷àñíî, äëÿ çàáåçïå÷åííÿ ÿêíàéøâèäøîãî ³ øèðîêîãî âïðîâàä-

æåííÿ ñâ ïðîäóêö³¿, âîíè ïðîäóêóþòü òàêîæ ³ ì³êðîåëåêòðîíí³ ïðè-

ñòðî¿  êåðóâàííÿ,  ùî  çàáåçïå÷óþòü  óçãîäæåííÿ  ñõåìè  êåðóâàííÿ  ç

ñèëîâèìè ïðèëàäàìè ó òèïîâèõ åëåêòðîííèõ ïðèñòðîÿõ – äðàéâåðè.

Ñèëîâ³ ïðèëàäè ìîæóòü áóòè ïðèäáàí³ ðîçðîáíèêàìè ³ âèðîáíèêàìè

åëåêòðîííî¿ àïàðàòóðè ÿê ó âèãëÿä³ îäèíî÷íèõ äèñêðåòíèõ êîìïîíåíò³â,

òàê ³ ó âèãëÿä³ ìîäóë³â.

Ìîäóëü ìîæå ì³ñòèòè ó ñîá³ îêð³ì âëàñíå ñèëîâîãî ïðèëàäó (íà-

ïðèêëàä, òèðèñòîðà àáî ÁÒ²Ç) çàõèñíèé çâîðîòíèé ä³îä. Àáî ÿâëÿòè

ñîáîþ ï³âìîñòîâó ñõåìó ç êåðîâàíèì ñèëîâèì ïðèëàäîì ³ ä³îäîì, ÷è

ï³âìîñòîâó ñõåìó ç äâîìà êåðîâàíèìè ïðèëàäàìè (ìîæëèâî òàêîæ ³ ç

çàõèñíèìè ä³îäàìè), íàâ³òü ïîâí³ñòþ êåðîâàíó ìîñòîâó îäíî- ÷è òðè-

ôàçíó ñõåìó ³ ò.ï.

Òàê  íà  ðèñ.  11.13  íàâåäåíî  ñõåìó  ñèëîâîãî  ìîäóëÿ  CPV364MM

(ô³ðìà International Rectifier, ÑØÀ), ùî ÿâëÿº ñîáîþ òðèôàçíèé

ïîâí³ñòþ êåðîâàíèé ì³ñò íà ñèëîâèõ ÁҲǠVT1-VT6 ³ç çàõèñíèìè

çâîðîòíèìè ä³îäàìè VD1-VD6. Ãàáàðèòí³ ðîçì³ðè ìîäóëÿ ñêëàäà-

þòü 66,43

x

21,97

x

7,87 ìì. Â³í ìຠîäíîñòîðîíí³ âèâîäè äîâæèíîþ

6,99 ìì.